Internet come è ora è diventato onnipresente come l’impianto idraulico interno. È diventato così onnipresente che siamo affascinati dai luoghi senza una connessione internet o anche un segnale WiFi. Inoltre, quello che una volta era etichettato come una forma di lusso è ora diventato una necessità per vivere normalmente nel mondo moderno.
Internet è diventato così radicato nella società moderna che se l’intera internet smettesse di funzionare, i risultati potrebbero essere catastrofici, dato che la maggior parte dei governi del mondo dipendono da internet per fornire funzioni di base. Questo non tiene conto del fatto che le aziende moderne si affidano pesantemente a internet non solo come mezzo per acquisire e fare affari, ma anche per eseguire diversi compiti quotidiani che sono cruciali per il business.
Data la gravità e la pura importanza di internet, continua a vedere una crescita della domanda per il suo utilizzo, contribuendo notevolmente alle congestioni di rete. Ciò richiede tecnologie più nuove per soddisfare questa domanda crescente e fornire risultati migliori. Nell’esplorare la possibilità di alternative, una di queste alternative sfruttata per sostituire la tecnologia WiFi prevalente è LiFi.
Definizione di LiFi
Il termine LiFi, abbreviazione di Light Fidelity, è stato coniato da uno dei pionieri della tecnologia, il professor Harald Haas durante un TEDx TALK nel 2011. Ha preso il nome dal suo predecessore, e la tecnologia attualmente prevalente, WiFi, che sta per Wireless Fidelity.
LiFi è una delle più recenti tecnologie di comunicazione che mirano a migliorare la tecnologia attuale facendo uso della comunicazione della luce visibile in contrasto con le onde radio utilizzate dal WiFi. La sua introduzione serve in realtà un duplice scopo, in quanto mira a fornire illuminazione dall’alto alle famiglie e a facilitare il trasferimento dei dati.
L’introduzione di LiFi presenta un nuovo paradigma per la tecnologia wireless ottica in quanto mira a fornire connettività all’interno di un ambiente localizzato, rinunciando all’uso di cavi in fibra ottica come mezzo di trasferimento della luce. Invece, fa uso di illuminazione LED sopraelevato comunemente trovato nelle famiglie come un mezzo di trasporto. Attualmente, la tecnologia è in grado di raggiungere una velocità massima di trasferimento dati di 224 gigabit al secondo – l’equivalente di scaricare 18 film HD ogni secondo.
Come funziona LiFi?
LiFi fa uso della luce visibile attraverso l’illuminazione aerea per la trasmissione dei dati. Questo è possibile attraverso l’uso di un sistema VLC (Visible Light Communications) per la trasmissione dei dati. Un sistema VLC ha due componenti qualificanti:
- Almeno un dispositivo contenente un fotodiodo per ricevere segnali luminosi; e
- una sorgente luminosa dotata di un’unità di elaborazione dei segnali per la trasmissione dei segnali.
La sorgente luminosa VLC può essere sotto forma di una lampadina fluorescente o un diodo ad emissione luminosa (LED). Le lampadine a LED sono la fonte di luce VLC più ottimale, tuttavia, poiché un sistema LiFi robusto richiede tassi estremamente elevati di emissione di luce. Le lampadine fluorescenti emettono luce in una banda di lunghezze d’onda molto più ampia, il che le rende una sorgente luminosa relativamente meno efficiente del LED. Il LED, d’altra parte, è una sorgente luminosa che emette luce in una banda molto stretta di lunghezze d’onda, rendendola una sorgente luminosa più efficiente.
Il LED è anche un semiconduttore, il che implica che può amplificare l’intensità della luce e commutare rapidamente. Questa è una qualità importante da cercare in una sorgente luminosa VLC perché LiFi si basa sul flusso costante di fotoni emessi come luce visibile per il trasferimento dei dati. Quando la corrente applicata alla sorgente luminosa viene variata lentamente, la sorgente luminosa si attenua su e giù, il che la rende inadatta come fonte di luce, non per il sistema LiFi, ma come dispositivo per l’illuminazione domestica. Per trovare un equilibrio tra la fonte di luce VLC e l’illuminazione domestica, questa corrente così come l’uscita ottica viene modulata a velocità estremamente elevate, rendendola rilevabile dal dispositivo fotodiodo e riconvertita in corrente elettrica, ma impercettibile dall’occhio umano. Una volta che questi segnali sono ricevuti e demodulati, possono essere convertiti in un flusso continuo di dati binari che contengono video, immagini, audio, testo o applicazioni che sono prontamente consumabili su qualsiasi dispositivo abilitato a Internet.
Perché la tecnologia LiFi è ancora nella sua relativa infanzia, c’è ancora molto spazio per una crescente innovazione. Un’innovazione proposta alla tecnologia esistente include la creazione di un sistema di comunicazione bidirezionale simile alla banda larga convenzionale e al WiFi. Questo può essere fatto scambiando la luce visibile e la luce infrarossa da un fotorilevatore, permettendo ai dispositivi mobili collegati di inviare indietro i dati alla fonte di luce per un uplink. Un’altra innovazione proposta è la reingegnerizzazione dei LED RGB multicolore per inviare e ricevere dati su una gamma più ampia di segnali rispetto ai LED bianchi monocolore rivestiti di fosforo.
C’è davvero bisogno di sostituire il WiFi?
Considerando le vaste applicazioni di internet sulla tecnologia moderna (e quasi tutte le funzioni governative e quotidiane di base cessano di esistere senza di esso), forse c’è davvero bisogno di proporre miglioramenti alla tecnologia WiFi esistente. Questo è dovuto alle varie limitazioni nell’uso delle radiofrequenze come mezzo di trasferimento dati. Queste limitazioni includono la sua copertura limitata, i problemi di sicurezza sulla connettività, la restrizione d’uso a causa delle interferenze di frequenza e la congestione delle reti.
Il LiFi sta per eliminare il WiFi?
Il LiFi è visto come un’alternativa adatta per mitigare, o addirittura eliminare, tutti i limiti del WiFi per le reti di dati. Molti si sono anche spinti a dichiarare il LiFi come il futuro della connettività internet. Ma lo è davvero? Fa un caso per dover eliminare del tutto il WiFi?
Per vedere i meriti di LiFi e rispondere se dovrebbe sostituire o meno il WiFi, è imperativo che alcuni aspetti di queste due tecnologie siano confrontati per vedere come si impilano l’uno contro l’altro.
Velocità di trasmissione dati
Test condotti da pureLiFi, una società fondata dal pioniere LiFi Prof. Roland Haas, su un ambiente controllato, hanno rivelato che LiFi produce velocità di oltre 100 Gbps. Alcuni test hanno anche rivelato che può fornire dati fino a 224 Gbps. Queste velocità sono chiaramente miglia avanti a quelle prodotte dal WiFi, che attualmente si trova ad un massimo di 100 Mbps. Questo è dovuto al fatto che lo spettro della luce visibile è 1.000 volte più grande dello spettro RF, che è solo circa 300 GHz.
Efficienza energetica
Nel WiFi, la trasmissione dei dati richiede di avere due radio per la trasmissione delle onde radio. Queste radio comunicano continuamente tra loro attraverso trasmettitori RF installati all’interno della radio e un chip a banda base, che consuma molta energia solo per discernere i segnali di dati dal rumore di molti altri dispositivi che utilizzano la stessa frequenza radio. Al contrario, LiFi fa uso di luci LED sopra la testa come mezzo per la trasmissione dei dati. Poiché richiede solo una fonte di luce e un fotodiodo per decodificare i segnali luminosi, l’intero processo di trasmissione e comunicazione dei dati richiede meno energia complessiva. Inoltre, le luci a LED sono usate al contrario di altre forme di lampadine, rendendole una fonte di luce più efficiente.
Copertura
Perché il WiFi fa uso di onde radio come mezzo per il trasferimento di dati, si vanta di una più ampia gamma di copertura, poiché i segnali WiFi possono raggiungere distanze fino a 32 metri (anche se le connessioni sono spesso lente a queste distanze). Questo perché le onde radio sono in grado di passare attraverso i muri. Questa è forse la più grande limitazione per LiFi poiché la luce visibile non può passare attraverso i muri, limitando l’area di copertura alle stanze dove il trasmettitore LED è installato.
Sicurezza
La copertura limitata di LiFi può anche essere vista come una cosa buona poiché aumenta la sicurezza della rete. Di nuovo, poiché i segnali LiFi non possono passare attraverso i muri, l’interferenza da forze esterne è limitata. Questo lo rende anche ideale per l’uso in aree sensibili dove la pirateria e l’hacking a distanza sono prevalenti. Come tale, è adatto per l’uso in aree coinvolte nella ricerca e sviluppo, nella finanza, nella difesa e anche nel trasporto di massa.
Densità dei dati
Una delle maggiori limitazioni del WiFi è la sua vulnerabilità in aree con alta congestione. Il trasferimento di dati all’interno di aree con un alto volume di utenti tende ad essere più lento di aree con volumi inferiori di utenti. D’altra parte, LiFi non è soggetto alle stesse limitazioni e, infatti, funziona bene in ambienti molto densi. Specialmente in aree dove sono presenti molte lampadine, LiFi può ancora produrre alte velocità, poiché ogni fonte di luce VLC può fornire la stessa velocità, anche con più utenti.
Conclusione
I benefici che si possono ottenere da LiFi sono immensi. Questo non vuol dire ignorare il fatto che il WiFi ha certamente contribuito a migliorare la qualità della vita in modo esponenziale, in quanto ha contribuito a spianare la strada a una comunicazione più veloce e al miglioramento anche delle funzioni sociali più elementari. Tuttavia, ha ceduto a molti fattori diversi che hanno anche influenzato le sue prestazioni. Questi fattori includono la congestione, le limitazioni d’uso a causa di interferenze con altre funzioni, e la saturazione della larghezza di banda, che espone chiaramente le carenze di questa tecnologia esistente.
L’introduzione di LiFi è certamente un benvenuto. Naturalmente, con le limitazioni dell’infrastruttura di base, la sostituzione totale del WiFi in favore del LiFi è quasi impossibile. Tuttavia, ciò che presenta è un’opzione praticabile che può essere utilizzata come alternativa soprattutto in aree che sono sensibili alla tecnologia prevalente.